Kredit:NASA:s Goddard Space Flight Center
NASA:s Mars Atmosphere and Volatile Evolution, eller MAVEN, uppdrag återgick till normal vetenskap och reläverksamhet den 28 maj 2022, efter att ha återhämtat sig från en förlängd felsäkert lägeshändelse. Rymdfarkosten stötte på problem i februari med sina tröghetsmätenheter (IMU). Uppdragsteamet diagnostiserade framgångsrikt problemet med dessa navigeringsinstrument och utvecklade ett system för rymdfarkosten att navigera efter stjärnorna, vilket borde möjliggöra fortsatta MAVEN-uppdragsoperationer under det kommande decenniet.
"Detta var en kritisk utmaning för uppdraget, men tack vare arbetet från vårt rymdfarkost- och operationsteam kommer MAVEN att fortsätta att producera viktig vetenskap och fungera som ett relä för yttillgångarna under slutet av decenniet", säger Shannon Curry, MAVENs huvudforskare vid University of California, Berkeley. "Jag kunde inte vara stoltare över vårt lag."
MAVEN lanserades i november 2013 och gick in i omloppsbana runt Mars i september 2014. Uppdragets mål är att utforska planetens övre atmosfär, jonosfär och interaktioner med solen och solvinden för att utforska förlusten av Mars atmosfär till rymden. Att förstå atmosfärisk förlust ger forskare insikt i historien om Mars atmosfär och klimat, flytande vatten och planetarisk beboelighet. MAVENs primära uppdrag var ett år långt. Det har sedan dess vida överträffat det och godkändes nyligen för sitt femte utökade uppdrag.
Händelse i felsäkert läge
Tisdagen den 22 februari 2022 förlorade teamet kontakten med rymdfarkosten efter att den utfört en rutinschemalagd strömcykel av IMU-1. IMU:er används för att bestämma rymdfarkostens attityd i rymden genom att mäta dess rotationshastighet. MAVEN har två identiska IMU:er ombord:IMU-1 är den primära enheten och IMU-2 är reservenheten. När kontakten med rymdfarkosten återställdes visade teknisk telemetri att rymdfarkosten inte kunde bestämma sin attityd från någon av IMU. Som svar utförde rymdfarkosten en omstart av datorn men kunde fortfarande inte bestämma dess orientering. Som en sista utväg bytte rymdfarkosten till reservdatorn, vilket gjorde att MAVEN kunde få exakta avläsningar från IMU-2. Rymdfarkosten gick in i "säkert läge", där den upphörde med alla planerade aktiviteter, inklusive vetenskap och reläoperationer, och inväntade ytterligare instruktioner från marken.
Teamet hade redan arbetat med att utveckla all-stellar-läge – ett system för att navigera efter stjärnorna utan IMUs – som skulle implementeras i oktober 2022 eftersom IMU-1 tidigare hade visat avvikelser och IMU-2 närmade sig slutet av sin livslängd. Utvecklingen och bytet till all-stellar-läge är en standardpraxis när IMU:er försämras på åldrande orbiters.
"Detta var en situation som ingen från början förutsåg, men rymdfarkosten presterade som designad", säger Micheal Haggard, ledare för Lockheed Martin MAVEN-rymdfarkosten i Littleton, Colorado. "När vi hamnade på reservdatorn hade rymdfarkosten försökt åtgärda problemet med IMU-1 i cirka 78 minuter. Vi hamnade på IMU-2, och pressen var på för att få det heltäckande läget redo så snabbt som möjligt."
En kapplöpning mot tiden
Under de följande månaderna arbetade rymdfarkostteamet på Lockheed Martin för att påskynda utvecklingen av mjukvara för att möjliggöra all-stellar-läge, eftersom den förutsedda livslängden för IMU-2 inte skulle vara förrän i oktober. Den 19 april, fem månader före schemat, slutförde rymdfarkostteamet utvecklingen och länkade upp mjukvarukorrigeringen till MAVEN. Så snart koden var upplänkad stängdes IMU-2 av, vilket bevarade dess återstående livslängd för framtida rymdskeppsbehov. Efter upplänken utfördes en serie tester för att verifiera funktionaliteten av all-stellar-läget, eftersom koden inte tidigare hade testats under flygning.
"Teamet tog verkligen steget upp mot ett existentiellt hot", säger Rich Burns, MAVEN-projektledaren vid NASA:s Goddard Space Flight Center i Greenbelt, Maryland. "När vi i höstas upptäckte att IMU-2 var förnedrande visste vi att vi skulle behöva förkorta schemat för all-stellar-läget. Rymdfarkostteamet tog sig an utmaningen och arbetade under intensivt tryck efter anomalien."
När all-stellar-läget väl hade länkats upp slog rymdfarkosterna och vetenskapsteamen på instrumenten och konfigurerade dem för vetenskapsdrift. Alla instrument var friska och framgångsrikt återupptog observationer; dock var rymdfarkosten tvungen att peka på jorden tills testet av all-stjärnläget var avslutat, så instrumenten var inte orienterade som de normalt skulle vara under vetenskapsoperationer. Ändå var viss begränsad vetenskap fortfarande möjlig, och MAVEN observerade till och med en koronal massutstötning av Mars mindre än två dagar efter att instrumenten slogs på.
Fortsätt till vetenskap och relä
MAVEN återvände till nominell vetenskap och reläoperationer lördagen den 28 maj 2022, efter att ha lyckats övergå till fullständig navigering i alla stjärnor.
Rymdfarkosten MAVEN fortsätter att fungera framgångsrikt i all-stellar-läge. Vanligtvis finns det vissa tillfällen varje år som IMU:er måste användas, så teamet kommer att behöva fortsätta att hitta innovativa sätt att kontrollera rymdfarkostens orientering. Detta kommer att säkerställa att MAVEN kan fortsätta att fungera under sin förlängda uppdragslivslängd, vilket kommer att göra det möjligt för orbitern att fortsätta att göra observationer under de mest extrema förhållanden i Mars atmosfär som uppdraget hittills har mött. + Utforska vidare
